Caracterização mecânica e microestrutural da soldagem de revestimento duro, empregado no eixo virabrequim para sua recuperação

Abstract

O aço médio carbono e baixa liga SAE 4340 abrange uma ampla aplicação na indústria automobilística, naval, aeronáutica, ferroviária, etc. São ligas de alta resistência mecânica, alta temperabilidade, elevada tenacidade, boa forjabilidade, baixa usinabilidade e soldabilidade. Em sua estrutura possui cromo-níquel-molibdênio, apresentando elevada resistência á fadiga e a corrosão. Estas são propriedades promissoras para aplicação desse material em eixos de virabrequins dos motores automobilísticos e de aeronaves, em função de sua homogeneidade de dureza. Mesmo com as propriedades citadas acima esses eixos sofrem desgaste por abrasão, erosão, cavitação, adesão ou fricção, fadiga superficial, corrosão e impacto em pleno uso, devido ao aquecimento intermitente em função da velocidade, pressão, força de atrito e outros. Esses fenômenos promovem rápidos desgastes dos eixos levando a fratura e ou a inviabilidade de uso. Em função ao desgaste que ocorre, o presente trabalho tem como objetivo a recuperação parcial ou total do eixo, utilizando o processo de soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (Shielded Metal Arc Welding – SMAW) para realizar a soldagem de revestimento no eixo para sua recuperação, isto é, deixando o eixo com as propriedades mecânicas e medidas adequadas para sua reutilização. Foram utilizados os eletrodos OK 9245 (Inconel) e OK 6885 para devidas comparações de microestruturas e dureza do material, isto é, visando analisar as microestruturas do aço SAE 4340 antes e após soldagem. Diante de todo o processo, ao final, obteve se a recuperação do eixo com os dois consumíveis, porém, uma maior dureza na recuperação com o eletrodo OK 9245 (inconel) por apresentar estruturas martensítica, enquanto na recuperação com o eletrodo OK 6885 a dureza foi menor e apresentou estruturas bainita e perlita. Todas as caracterizações foram realizadas em função de análise macrografica, micrografica e ensaio de dureza, com o auxílio do microscópico óptico e durômetro. Pode-se considerar que se utilizou o processo de soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido por ser um processo simples, com custo baixo.

The medium carbon steel and low alloy SAE 4340 covers a wide application in naval aviation automotive industry, railway, etc. Are alloys of high mechanical strength, high hardenability, high toughness, good forgeability, low machinability and weldability. In its structure has chrome-nickel-molybdenum, showing high resistance to fatigue and corrosion. These properties are promising for application of this material in shafts crankshafts of automobile engines and aircraft, due to its hardness homogeneity. Even with the properties mentioned above these axes are subject to abrasion, erosion, cavitation, adhesion or friction, surface fatigue, corrosion and impact in full use, due to intermittent heating as a function of velocity, pressure, friction force and others. These phenomena promote rapid wear of shafts leading to fracture and or infeasibility of use. Due to the wear that occurs, the present work aims at partial or total recovery of the shaft, using the process of electric arc welding with coated electrode (Shielded Metal Arc Welding - SMAW) to perform welding coating on the shaft to its recovery, that is, leaving the shaft with the mechanical properties and adequate measures for reuse. The OK 9245 (Inconel) and OK electrode 6885 due to comparisons of the material microstructure and hardness were used, i.e. in order to analyze the microstructure of SAE 4340 steel before and after welding. Before the process, the final recovery was obtained with two consumable axis, but a greater hardness with the recovery electrode OK 9245 (Inconel) for presenting martensitic structure, while the recovery electrode with the hardness 6885 OK was lower and presented bainite and pearlite structures. All characterizations were performed according to macrographical, hardness test and micrographic analysis with the aid of optical microscopy and hardness tester. It can be considered that the process used electric arc welding with coated electrode to be a simple process with low cost.